本文關(guān)鍵詞：基于有限元理論的楊氏模量測量方法

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【摘要】：楊氏模量是表征固體材料形變與內(nèi)力關(guān)系、描述固體材料抵抗形變能力的重要物理量,它是工程中機(jī)械構(gòu)件選材時的重要參數(shù)之一,同時也是結(jié)構(gòu)有限元分析和優(yōu)化設(shè)計的必要物理量,因此測量材料的楊氏模量有著重要的意義。針對靜態(tài)法和動態(tài)法測量楊氏模量,均需使用專用的測量設(shè)備以及專用的測量試件等問題,本文提出了基于有限元理論的楊氏模量測量方法。具體研究內(nèi)容及主要結(jié)論如下：(1)分別提出了基于位移、基于應(yīng)變和基于模態(tài)的三種楊氏模量測量方法以實現(xiàn)使用一般實驗設(shè)備完成對復(fù)雜零件楊氏模量的測量。首先,根據(jù)有限元理論建立起剛度矩陣與楊氏模量的關(guān)系,進(jìn)而獲得楊氏模量。然后,分別對這三種方法的誤差的主要來源進(jìn)行了判斷,并研究了誤差對計算結(jié)果的影響。最后,制定了具體的實施流程。(2)根據(jù)上述三種楊氏模量測量方法的具體實施流程,結(jié)合Microsoft Visual Studio及ANSYS軟件,以C#為開發(fā)語言,開發(fā)了三種測量系統(tǒng),并將其整合為一個基于ANSYS的楊氏模量測量平臺,簡化了實施流程,節(jié)省了測量所耗時間,減輕了部分工作量。(3)通過實驗驗證,驗證本文所提出的三種基于有限元理論的楊氏模量測量方法和基于ANSYS的楊氏模量測量平臺的準(zhǔn)確性及實用性。證明了本文提出的基于有限元理論的楊氏模量測量方法不需要專用設(shè)備和專用試件,只需一般的實驗設(shè)備即可完成對復(fù)雜結(jié)構(gòu)楊氏模量的測量,可適用于工程結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場楊氏模量測量。
【關(guān)鍵詞】：楊氏模量 位移 應(yīng)變 模態(tài)
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB302.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 論文研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-19
• 1.2.1 靜態(tài)法10-14
• 1.2.2 動態(tài)法14-19
• 1.3 論文研究內(nèi)容19-20
• 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)20-22
• 第二章 有限元分析的理論基礎(chǔ)22-30
• 2.1 有限元分析概述22-23
• 2.2 有限元分析基本思想23-25
• 2.3 有限元法分析的基本理論25-28
• 2.3.1 有限元法靜力學(xué)分析基本理論25-26
• 2.3.2 有限元法動力學(xué)分析的基本理論26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第三章 基于有限元理論的楊氏模量測量方法30-48
• 3.1 基于位移的楊氏模量測量方法30-36
• 3.1.1 基于位移的測量方法原理30-34
• 3.1.2 基于位移的測量方法的誤差分析34-35
• 3.1.3 基于位移的測量方法的實施流程35-36
• 3.2 基于應(yīng)變的楊氏模量測量方法36-41
• 3.2.1 基于應(yīng)變的測量方法原理原理36-39
• 3.2.2 基于位應(yīng)變的測量方法的誤差分析39-40
• 3.2.3 基于應(yīng)變的測量方法的實施流程40-41
• 3.3 基于模態(tài)的楊氏模量測量方法測量方法41-45
• 3.3.1 基于模態(tài)的測量方法原理41-44
• 3.3.2 基于模態(tài)測量方法的誤差分析44-45
• 3.3.3 基于模態(tài)測量方法的實施流程45
• 3.4 本章小結(jié)45-48
• 第四章 基于ANSYS的楊氏模量測量平臺開發(fā)48-66
• 4.1 ANSYS二次開發(fā)環(huán)境選擇48-49
• 4.2 功能模塊設(shè)計49-53
• 4.2.1 基于位移測量方法的模塊設(shè)計50-51
• 4.2.2 基于應(yīng)變測量方法的模塊設(shè)計51-52
• 4.2.3 基于模態(tài)測量方法的模塊設(shè)計52-53
• 4.3 界面設(shè)計53-57
• 4.3.1 界面總體53-54
• 4.3.2 基于位移楊氏模量測量系統(tǒng)界面54-55
• 4.3.3 基于應(yīng)變楊氏模量測量系統(tǒng)界面55-56
• 4.3.4 基于模態(tài)楊氏模量測量系統(tǒng)界面56-57
• 4.4 功能實現(xiàn)57-65
• 4.4.1 導(dǎo)航實現(xiàn)57-59
• 4.4.2 基于位移測量方法的功能實現(xiàn)59-61
• 4.4.3 基于應(yīng)變測量方法的功能實現(xiàn)61-63
• 4.4.4 基于模態(tài)測量方法的功能實現(xiàn)63-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 實驗驗證66-80
• 5.1 實驗方案設(shè)計66-73
• 5.1.1 實驗所需設(shè)備及試件66-68
• 5.1.2 位移實驗方案68-69
• 5.1.3 應(yīng)變實驗方案69-71
• 5.1.4 模態(tài)實驗方案71-73
• 5.2 基于ANSYS的楊氏模量測量系統(tǒng)驗證73-78
• 5.2.1 基于位移的測量系統(tǒng)的實例驗證73-74
• 5.2.2 基于應(yīng)變的測量系統(tǒng)的實例驗證74-76
• 5.2.3 基于模態(tài)的測量系統(tǒng)的實例驗證76-78
• 5.3 本章小結(jié)78-80
• 第六章 結(jié)論與展望80-82
• 6.1 結(jié)論80
• 6.2 展望80-82
• 致謝82-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 附錄Ⅰ 攻讀碩士階段發(fā)表的論文90-92
• 附錄Ⅱ 基于ANSYS的楊氏模量測量平臺APDL代碼92-97

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本文編號：1069203